Учёные случайно обнаружили мутацию, позволяющую коронавирусу заражать клетки принципиально новым способом⁠⁠

В самом начале пандемии COVID-19 учёные определили, по каким путям SARS-CoV-2 проникает внутрь клеток и вызывает инфекцию. Все существующие вакцины и терапия на основе антител разработаны для перекрытия этих путей, направленных к непосредственной цели вируса — рецептор к ангиотензин-превращающему ферменту 2 (рецептор к АПФ2).

В новом исследовании учёные Медицинской школы вашингтонского университета в Сент-Луисе обнаружили мутацию, позволяющую SARS-CoV-2 проникать в клетки путём, не требующим рецептора к АПФ2. Они ещё не нашли подтверждение использования этой мутации, однако она показывает, что вирус может меняться неожиданным образом и находить новые способы заражения клетки, уклоняясь от антител и вакцин от COVID-19.

Цветная сканирующая электронная визуализация клетки (отмечена голубым), инфицированной SARS-CoV-2 (красный). Источник: Медицинская школа вашингтонского университета в Сент-Луисе


Результаты исследования опубликованы 23 июня в журнале Cell Reports.

«Эта мутация произошла в одном из участков, сильно меняющихся по мере прохождения вируса по человеческой популяции, — сказала соавтор статьи Ph.D. Себла Кутлуай, доцент молекулярной биологии. — В большинстве случаев альтернативные рецепторы и факторы прикрепления просто усиливают зависящий от рецептора к АПФ2 способ проникновения в клетку. Однако в данном случае мы обнаружили иной способ инфицирования клеток лёгких человека и то, что вирус приобрёл эту способность благодаря мутации, появляющейся при прохождении через человеческую популяцию. Это то, о чём нам определенно нужно узнать побольше».

Авторы сделали открытие случайно. В прошлом году Кутлуай и соавтор исследования Ph.D. Бен Мейджор, заслуженный профессор кафедры клеточной биологии и физиологии имени Алана А. и Эдит Л. Вульф, планировали изучить молекулярные изменения, происходящие внутри инфицированной SARS-CoV-2 клетки. Большинство исследований изучают SARS-CoV-2 в клетках печени приматов, потому вирус в них очень хорошо развивается, однако Кутлуай и Мейджор сочли необходимым провести исследования в тканях лёгких или других тканях, схожих с теми, что заражаются естественным путём. Чтобы найти более подходящие клетки, способные выращивать SARS-CoV-2, Кутлуай и Мейджор провели анализ 10 линий клеток лёгких, а также линии клеток рака головы и шеи.

«Единственная заразившаяся ткань была в списке тех, что я включил в качестве отрицательного контроля, — сказал Мейджор. — Это была линия клеток рака лёгких человека, в которой не было обнаружено рецепторов к АПФ2. Так что это был невероятный сюрприз».

Кутлуай, Мейджор и их коллеги обнаружили, что вирус, который они использовали для эксперимента, получил мутацию. Изначально его взяли у жителя штата Вашингтон, больного COVID-19, но позже в ходе экспериментов в лаборатории он получил мутацию, приведшую к изменению одной аминокислоты в положении 484 в спайковом белке вируса. SARS-CoV-2 использует спайковый белок для присоединения к рецептору к АПФ, а положение 484 обычно является горячей точкой для мутаций. Различные мутации в одном и том же положении обнаружены у вирусных вариаций мышей и людей, а также в вирусе, выращенном в лаборатории. Некоторые из мутаций, обнаруженных в образцах вируса, взятых у людей, похожи на мутации, обнаруженные Кутлуай и Мейджором в лаборатории. Альфа и Бета варианты, вызывающие беспокойство, обладают мутациями в положении 484, хотя эти мутации различаются.

«Это положение развивается с течением времени в человеческой популяции и в лаборатории, — сказал Мейджор. — Учитывая наши данные и данные других исследований, вероятно вирус находится под отбирающим давлением, которое способствует развитию способности проникать в клетки без использования рецептора к АПФ2. Во многих отношениях страшно подумать о том, что население мира борется с вирусом, который диверсифицирует механизмы, с помощью которых он может заражать клетки».

Чтобы определить, позволила ли мутация избежать действия антител к COVID-19 или вакцин, исследователи провели анализ антител и сыворотки крови с антителами от людей, вакцинированных или выздоровевших после COVID-19. Были некоторые различия, но в целом антитела и сыворотки крови были эффективны против вируса с новой мутацией.

Пока не ясно, вступает ли в действие альтернативный путь в реальных условиях, когда люди заражены SARS-CoV-2. Прежде чем исследователи смогут приступить к решению этого вопроса, они должны найти альтернативный рецептор, который вирус использует для проникновения в клетки.

«Возможно, что вирус использует рецептор к AПФ2 до тех пор, пока у него не закончатся клетки с ними. Затем он переключится на использование этого альтернативного пути, — сказала Кутлуай. — Это может быть важно для большого организма, но, не зная рецептора, мы не можем сказать, каковы будут последствия этого».

***
Источник — SARS-CoV-2 virus can find alternate route to infect cells
Перевод подготовили: Екатерина Хананова, Антон Меньшенин и Максим Коневзеров.